Solar Termica

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  • ENERGIAS ALTERNATIVAS

    ENERGA SOLAR TRMICA

    UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

    ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA

  • a energia do dia

    CONTENIDO: Introduccin. Energa solar trmica. El colector solar. Conducciones. Almacenamiento: Acumuladores Intercambiadores. Bombas. Aislamiento. Otros elementos. Elaboracin de un proyecto sobre energasolar trmica. Clculo de la superficie colectora. Clculo de los elementos de una instalacin.

  • ENERGA SOLAR TERMICA

    INTRODUCCIN

    El uso de la radiacin solar por el hombre como fuente de energa

    requerida para la satisfaccin de necesidades diversas es una practica

    que tal vez tiene su misma edad. Han transcurrido miles y miles de aos y

    el sol sigue tan intenso y seguira asi por algunos millones de aos ms.

    La utilidad energtica de la radiacin solar ya no es solo una esperanza o

    una posibilidad. Es una realidad que va mucho ms all de la

    conveniencia de su uso. Es ahora una nececidad imperiosa para

    contribuir con el desarrollo de nuestros pueblos por que su uso no genera

    contaminacin ambiental, existe en todos los lugares de la tierra y no se

    agotara antes que el hombre desarrollo un sistema global de suministro

    energtico limpio y sostenible.

    El complemento de esta realidad es la tecnologa uno de cuyos

    componentes de importancia singular es el equipamiento o artefacto a

    travs del cual esperamos aprovechar esta fuente inagotable de energa

  • ENERGA SOLAR TERMICA

    CONVERSIN DE LA ENERGA SOLAR

    Hoy por hoy son muchas y muy variadas las alternativas el uso de laES., la fig., 1 muestra y precisa el marco general de esta opcintecnolgica, dentro de las que se ubican los sistemas trmicos debaja temperatura.

  • CONVERSIN DE LA ENERGACONVERSIN DE LA ENERGA SOLAR

    FOTOTRMICA FOTOQUMICA FOTOVOLTAICA

    CALOR ELECTRICIDADALMACENAMIENTO TRMICO

    ENERGA QUIMICA

    CELDA SOLARCOLECTOR SOLAR

    CONVERSINTERMOELCTRICA

    MOTOR A CALOR

    CONVERSIN TERMOINICA

    REACTOR SOLAR

  • ENERGA SOLAR TERMICA

    La energa trmica o calorfica, conocida como calor es unaforma particular de la energa, est relacionado con elmovimiento mas o menos desordenado de las partculasque componen los cuerpos materiales.

    Para evaluar la cantidad de energa trmica que un cuerpopuede ser capaz de transferir a otro se introduce elconcepto de temperatura, que es una magnitud asociada acada estado de un cuerpo tal que la igualdad de esta parados cuerpos es condicin necesaria y suficiente para queentre ellos no se produzca en forma natural transferencia deenerga trmica.

    El calor se manifiesta, pues, nicamente cuando existe unadiferencia de temperatura entre dos cuerpos, es decir, unadiferencia de su nivel trmico

    ENERGA SOLAR TRMICA

  • COLECTORES SOLARES

    EL COLECTOR SOLAR PLANO

    CORTE TRANSVERSAL DEL COLECTOR PLANO

    Avidro=Aabsoro perdas elevadas

    Grande ngulo de aceitao colector estacionrio

    Capta radiao directa e difusa

    Temperaturas < 50C

  • COLECTOR SOLAR PLANO DE TUBOS DE VACOTUBOS DE VCUO

    Absorvedor em vcuo perdas baixas

    Grande ngulo de aceitao colector estacionrio

    Capta radiao directa e difusa

    Temperaturas > 50C

    COLECTORES SOLARES

  • COLECTORES SOLARES

    CONCENTRADOR

    Acaptao >> Aabsoro concentrador

    ngulo de aceitao ~1 Seguir o Sol

    Capta apenas radiao directa

    Temperaturas > 200C

  • COLECTORES SOLARES

    COLECTOR PLANO CPC (Concentrador Parablico Composto)

    1. Perfil de alumnio anodizado;2. Vedante de borracha E.P.D.M.;3. Isolamento em poliuretano expandido

    livre de CFCs; 4. Alheta selectiva em ambas as faces;5. Chapa de poliestireno; 6. Vidro temperado c/ 3 mm de espessura;7. Tubo de cobre 22mm; 8. Alumnio espelhado de alta reflectividade;

  • COLECTORES SOLARES

    vidroabsorvedor

    isolamento

    caixa

    Avidro > Aabsoro Concentrador

    ngulo de aceitao amploSegue o Sol

    Capta radiao directa e difusa

    Temperaturas at 100C

    Grelha

    menor rea => menor factor de perdas trmicas (w/m2.C)

    Superfcie selectiva (ambas as faces)

    Coeficiente de emisso muito baixo

    Coeficiente de absoro muito elevado

  • RENDIMIENTO DE COLECTORES

    RECTA DE RENDIMENTO

    Temp. ambiente = 25C;

    Irradiao Global horizontal = 1000 W/m2;

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    90%

    100%

    25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175 185 195

    Tfpreto bao s/ cobertura preto bao c/ cobertura

    selectivo CPC

    piscinas, estufas

    AQS, pr-aquecimento industrial

    pr-aquecimento industrial, frio

  • FUNCIONAMIENTO DEL COLECTOR

    TIPO DE SISTEMAS SOLARES TRMICOS

    Transferncia de energia utilizando a circulao natural do fluido (pela diferena de densidade);

    Dispensa sistema de controlo;

    Dispensa sistema de bombagem;

    Transferncia de energia utilizando a circulao forada (bomba circuladora);

    Necessita de sistema de controlo;

    Necessita de sistema de bombagem;

  • INCLINACION DE LOS COLECTORES

    CAMPO DE COLECTORES - INCLINAO

    Vero

    Inverno

    Vero (hotis de temporada) Lat - 15

    Utilizao Inclinao

    Anual (domstico, outra no sazonal) Lat (15 50) 5

    Inverno (aquecimento) Lat + 15

  • POSICIN DE LOS COLECTORES

    CAMPO DE COLECTORES - INCLINAO

    O posicionamento dos colectores determina a quantidade de radiao solar aproveitvel ao longo do perodo de utilizao anual.

    A orientao que maximiza a quantidade de radiao aproveitvel coincide com o Norte geogrfico.

    OE

    S

    N5

    N magntico

  • CAMPO DE COLECTORES - SOMBRAS

    Determinao das zonas de sombreamento ao longo do ano:

    E

    O

    S

    N

    as = -15 50

    as = -5

    h = 10

    ZONAS DE SOMBREAMIENTO

  • As projeces estereogrficas permitem determinar zonas de sombreamento ao longo do ano:

    PROYECCIONES ESTEREOGRFICAS

    Puno: lat aprox. 16

    -40

    35

    h < 11

    -16 < as < -5

    E

    N

    0

    -15

  • POSICIN DEL SOL

    DIAGRAMA SOLAR PARA PUNO

    Para conocer cul es la

    posicin del sol en cada

    instante es necesario y

    suficiente conocer cuanto

    valen las coordenadas

    que la definen como son

    su azimut y su altura.

    Estos ngulos dependen

    de la latitud, la hora y el

    da del ao.

  • CAMPO DE COLECTORES DISTANCIA ENTRE FILAS

    A distancia entre filas de colectores deve garantir que s 12:00 horas solares do dia mais desfavorvel (21 de Dezembro) a sombra da aresta superior duma fila tem que projectar-se, no limite, sobre a aresta inferior da fila seguinte.

    zh0

    d1 d2

    d

    Lh0 = ( 90 - lat ) - 23.5

    d = d1 + d2

    Solstcio de Inverno

    = z / tan h0 + z / tan b

    d = L (sen b / tan h0 + cos b)

    POSICIN DEL SOL

  • ACUMULAO SOLAR

    O carcter no permanente do recurso solar torna imprescindvel a utilizao de um equipamento para acumulao da energia recolhida ao longo de um perodo, regra geral, dirio: o depsito, que dever assegurar:

    Reduzidas perdas trmicas;

    Volume adequado;

    Temperatura de utilizao adequada;

    Rpida resposta ao consumo;

    Boa integrao no edifcio;

    Baixo custo;

    Longa durao;

    Segurana;

    TANQUE DE ALMACENAMIENTO

  • PERMUTADORES DE CALOR

    PERMUTADOR DE CAMISA PERMUTADOR DE SERPENTINA

    Nas aplicaes relacionadas com a energia solar trmica, recomenda-se uma potncia de permuta de 750 W/m2 de colector.

    Apresenta baixa eficcia (0,35);

    Utilizado para pequenos volumes;

    Apresenta mdia eficcia (0,55);

    Utilizado para pequenos e mdios volumes;

    INTERCAMBIADOR DE CALOR

  • PERMUTADOR DE PLACAS Apresenta a maior eficcia (0.75);

    Utilizado em mdios/grandes volumes;

    So modulveis podendo acrescentar-se placas consoante necessidades futuras;

    Na utilizao em piscinas dever escolher-se um permutador de material resistente corroso causada pelo tratamento da gua.

    No esquecer que necessitam de isolamento trmico;

    Possibilidade de limpeza (placas desmontveis);

    Perda de carga mais elevada;

    INTERCAMBIADOR DE CALOR

  • BOMBAS CIRCULADORAS

    BOMBAS PARA CIRCULACION FORZADA

  • CONTROLO

    CD

    T1

    T2

    I/O

    DT arranque

    DT paragem

    T1 T2 2 C

    T1 T2 5 C

    CONTROL DE BOMBA

  • FLUIDO DO CIRCUITO PRIMRIO

    Mistura de gua com anti-congelante;

    No txico;

    Propriedades anti-corrosivas;

    ANTICONGELANTE Y ANTICORROSIVOS

  • ESQUEMA UNIFILAR

    CD

    utilizao

    1

    2

    3

    4 5

    5

    5

    6

    6

    7 7

    7

    7

    7

    7

    8

    9

    5

    ELEMENTOS PARA CIRCULACIN FORZADA

  • Purgador Solar

    ACESSRIOS

    Vlvula de corte p/ purgador

    Separador de micro-bolhas

    Misturadora termosttica

    Vlvula de segurana Vlvula de corte com reteno Vaso de expanso

    EQUIPOS Y ACCESORIOS

  • INTRODUCCIN GENERAL

    DISEO DEL PERFIL PARA UN COLECTOR

    SOLAR PLANO CPC

    Colectores de Concentracin

    El principio es el de concentrar mediante procedimientospticos, la energa que irradia el sol entra al colectorconcentrador, a travs de una superficie determinada esreflejada, refractada o absorbida por una supercie menor,para luego ser transformada en energa trmica.

    La ventaja importante de este